JP2008138632A - リフト特性検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の可変動弁装置において機関バルブのリフト特性を高精度に検出するリフト特性検出装置の提供。
【解決手段】リフト特性検出装置１０は、バルブカム１０８の回転により入力側揺動部材１１２と共に揺動する出力側揺動部材１１４に設けられ、任意の相対角度θにおいて、出力側揺動部材１１４と共に正方向Ｘへ揺動することにより所定の検出領域Ｄに進入し且つ出力側揺動部材１１４と共に逆方向Ｙへ揺動することにより検出領域Ｄから退出する可動部２０と、内燃機関に固設され、可動部２０の検出領域Ｄへの進入時期と検出領域Ｄからの退出時期との時間差に基づいてリフト特性としての最大リフト量を検出する検出部３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、機関バルブのリフト特性を変化させる内燃機関の可変動弁装置において当該リフト特性を検出するリフト特性検出装置に関する。

従来、バルブカムの回転により揺動する入力側揺動部材と、入力側揺動部材と共に揺動することにより機関バルブをリフト駆動し、入力側揺動部材との間の揺動方向の相対角度に応じて機関バルブのリフト特性を変化させる出力側揺動部材とを備えた可変動弁装置が知られている。

こうした構成の可変動弁装置において機関バルブのリフト特性を検出するための技術としては、出力側揺動部材の外周面上の測定面と対向する位置にギャップセンサを設ける技術が、特許文献１に提案されている。この技術では、出力側揺動部材の位置に応じて測定面とギャップセンサとの間の距離が変化するようになっているため、当該距離に基づくことにより揺動部材間の相対角度、ひいてはリフト特性を検出することができる。
特開２００６−１１８４０４号公報

しかし、特許文献１に提案されている技術では、ギャップセンサが内燃機関のシリンダヘッドに固設されるため、シリンダヘッドの振動や熱膨張に起因して測定面とギャップセンサとの間の距離が変動し易い。それ故、測定面とギャップセンサとの間の距離に基づいて検出されるリフト特性には誤差が生じてしまい、検出精度が低下するといった問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の可変動弁装置において機関バルブのリフト特性を高精度に検出するリフト特性検出装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、バルブカムの回転により揺動する入力側揺動部材と、入力側揺動部材と共に揺動することにより機関バルブをリフト駆動し、入力側揺動部材との間の揺動方向の相対角度（以下、「揺動部材間角度」という）に応じて機関バルブのリフト特性を変化させる出力側揺動部材とを備えた内燃機関の可変動弁装置において、リフト特性を検出するリフト特性検出装置であって、出力側揺動部材に設けられ、任意の揺動部材間角度において、出力側揺動部材と共に正方向へ揺動することにより所定の検出領域に進入し且つ出力側揺動部材と共に正方向とは逆方向へ揺動することにより検出領域から退出する可動部と、内燃機関に固設され、可動部の検出領域への進入時期と可動部の検出領域からの退出時期との時間差に基づいてリフト特性を検出する検出部と、を備えることを特徴とする。

このように請求項１に記載の発明によると、入力側揺動部材と共に揺動する出力側揺動部材に設けられた可動部は、任意の揺動部材間角度において、正方向への揺動により検出領域に進入し且つ逆方向へ揺動により検出領域から退出する。ここで、可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期とは揺動部材間角度に応じて変化することになるので、それらの時期の時間差（以下、「入出時間差」という）に基づくことによって、揺動部材間角度に応じたリフト特性を検出することができる。しかも入出時間差は、可動部と検出部との間の距離に依存し難いので、振動や熱膨張が生じ易い内燃機関に固設の検出部であっても、入出時間差に基づくことによって高精度なリフト特性検出が可能となるのである。

可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期との時間差である入出時間差は、バルブカムの回転周期に依存して変化する。そこで、請求項２に記載の発明によると、検出部は、バルブカムの回転周期に対する入出時間差の比からリフト特性を検出するので、入出時間差における当該回転周期の依存分をキャンセルしてリフト特性の検出精度を高めることができる。

請求項３に記載の発明によると、任意の揺動部材間角度において可動部は、入力側揺動部材が第一揺動端に位置するとき検出領域から外れ且つ入力側揺動部材が第二揺動端に位置するとき検出領域と重なる。これによれば、任意の揺動部材間角度において可動部は、検出領域から外れる第一揺動端から、検出領域と重なる第二揺動端へ向かって入力側揺動部材が揺動することによって、検出領域への進入を果たすことができる。また、任意の揺動部材間角度において可動部は、検出領域と重なる第二揺動端から、検出領域から外れる第一揺動端へ向かって入力側揺動部材が揺動することによって、検出領域からの退出を果たすことができる。したがって、第一揺動端から第二揺動端へ向かう揺動方向を正方向、また第二揺動端から第一揺動端へ向かう揺動方向を逆方向と定めることによって、正方向においては検出領域に進入し且つ逆方向においては検出領域から退出する可動部を実現することができるのである。

請求項４に記載の発明によると、入力側揺動部材の揺動範囲は、揺動部材間角度の可変範囲よりも大きく設定される。これによれば、可変範囲内の最小又は最大の揺動部材間角度において入力側揺動部材の第二揺動端に対応する可動部位置に対し、入力側揺動部材の第一揺動端に対応する可動部位置が可変範囲内の任意の揺動部材間角度において所定領域では重複しないようにして、当該非重複領域に検出領域を定めることができる。この場合、入力側揺動部材が第一揺動端に位置するときの可動部について、揺動部材間角度の変化にかかわらず確実に、検出領域から外すことができるのである。

請求項５に記載の発明によると、可動部の揺動方向の長さは、揺動部材間角度の可変範囲以上に設定される。これによれば、入力側揺動部材の第二揺動端に対応する可動部位置が可変範囲内の任意の揺動部材間角度において同一領域で部分的に重複するようにして、当該重複領域に検出領域を定めることができる。この場合、入力側揺動部材が第二揺動端に位置するときの可動部について、揺動部材間角度の変化にかかわらず確実に、検出領域と重ねることができるのである。

さて、検出部については、入出力時間差を生む可動部に対して接触するものであってもよいが、請求項６に記載の発明のように可動部に対して非接触であることが好ましい。これは、内燃機関の回転に伴って各揺動部材と共に揺動することになる可動部に対し、検出部を非接触とすることによって、それら可動部及び検出部の耐久性を高めることができるからである。

請求項７に記載の発明によると、磁性体から形成された出力側揺動部材は凸部を有し、可動部は当該凸部からなり、検出部は、可動部の揺動方向に位置決めされる磁気センサ及び磁石を有し、磁気センサは、検出領域に進入した可動部との間及び検出領域から可動部が退出した出力側揺動部材との間において磁石が形成する磁束を感知する。

このように請求項７に記載の発明では、磁性体から形成された出力側揺動部材の凸部からなる可動部の揺動方向に、磁気センサ及び磁石が位置決めされる。これによれば、検出領域に進入した可動部との間において磁石が形成し磁気センサが感知する磁束に対して、検出領域から可動部が退出した出力側揺動部材との間において磁石が形成し磁気センサが感知する磁束を、減少させることができる。故に、磁気センサによって感知される磁束の変化から、可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期とを共に精確に把握することができる。また、ここで磁気センサは、可動部や出力側揺動部材とは非接触にて磁束を感知可能である。これらのことから、可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期との時間差である入出時間差に基づいてリフト特性検出を高精度に検出することができるのみならず、装置の耐久性を十分に高めることができるのである。

請求項８に記載の発明によると、磁性体から形成された出力側揺動部材は凹部を有し、可動部は当該凹部からなり、検出部は、可動部の揺動方向に位置決めされる磁気センサ及び磁石を有し、磁気センサは、検出領域に進入した可動部との間及び検出領域から可動部が退出した出力側揺動部材との間において磁石が形成する磁束を感知する。

このように請求項８に記載の発明では、磁性体から形成された出力側揺動部材の凹部からなる可動部の揺動方向に、磁気センサ及び磁石が位置決めされる。これによれば、検出領域に進入した可動部との間において磁石が形成し磁気センサが感知する磁束を、検出領域から可動部が退出した出力側揺動部材との間において磁石が形成し磁気センサが感知する磁束に対して、減少させることができる。故に、磁気センサによって感知される磁束の変化から、可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期とを共に精確に把握することができる。また、ここで磁気センサは、可動部や出力側揺動部材とは非接触にて磁束を感知可能である。これらのことから、可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期との時間差である入出時間差に基づいてリフト特性検出を高精度に検出することができるのみならず、装置の耐久性を十分に高めることができるのである。

請求項９に記載の発明によると、導電体から形成された出力側揺動部材は凸部を有し、可動部は当該凸部からなり、検出部は、可動部の揺動方向に位置決めされる電磁誘導センサを有し、電磁誘導センサは、検出領域に進入した可動部との間及び検出領域から可動部が退出した出力側揺動部材との間において交流磁束により発生させたうず電流磁束を感知する。

このように請求項９に記載の発明では、導電体から形成された出力側揺動部材の凸部からなる可動部の揺動方向に、電磁誘導センサが位置決めされる。これによれば、検出領域に進入した可動部との間において電磁誘導センサが交流磁束により発生させるうず電流磁束に対して、検出領域から可動部が退出した出力側揺動部材との間において電磁誘導センサが交流磁束により発生させるうず電流磁束を、減少させることができる。故に、電磁誘導センサによって感知されるうず電流磁束の変化から、可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期とを共に精確に把握することができる。また、ここで電磁誘導センサは、可動部や出力側揺動部材とは非接触にて磁束を感知可能である。これらのことから、可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期との時間差である入出時間差に基づいてリフト特性検出を高精度に検出することができるのみならず、装置の耐久性を十分に高めることができるのである。

請求項１０に記載の発明によると、導電体から形成された出力側揺動部材は凹部を有し、可動部は当該凹部からなり、検出部は、可動部の揺動方向に位置決めされる電磁誘導センサを有し、電磁誘導センサは、検出領域に進入した可動部との間及び検出領域から可動部が退出した出力側揺動部材との間において交流磁束により発生させたうず電流磁束を感知する。

このように請求項１０に記載の発明では、導電体から形成された出力側揺動部材の凹部からなる可動部の揺動方向に、電磁誘導センサが位置決めされる。これによれば、検出領域に進入した可動部との間において電磁誘導センサが交流磁束により発生させるうず電流磁束を、検出領域から可動部が退出した出力側揺動部材との間において電磁誘導センサが交流磁束により発生させるうず電流磁束に対して、減少させることができる。故に、電磁誘導センサによって感知されるうず電流磁束の変化から、可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期とを共に精確に把握することができる。また、ここで電磁誘導センサは、可動部や出力側揺動部材とは非接触にて磁束を感知可能である。これらのことから、可動部の検出領域への進入時期と検出領域からの退出時期との時間差である入出時間差に基づいてリフト特性検出を高精度に検出することができるのみならず、装置の耐久性を十分に高めることができるのである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるリフト特性検出装置を図２に示す。第一実施形態のリフト特性検出装置１０は、車両に搭載の内燃機関１００において機関バルブ１０２のリフト特性を変化させる可変動弁装置１１０に適用され、当該リフト特性を検出するものである。

（可変動弁装置）
まず、リフト特性検出装置１０が適用される可変動弁装置１１０の概略構成について説明する。可変動弁装置１１０は、内燃機関１００においてクランクシャフト１０４からカムシャフト１０６へのトルク伝達によりカムシャフト１０６と共に回転するバルブカム１０８と、機関バルブ１０２としての吸気バルブ又は排気バルブとの間に介装されている。可変動弁装置１１０は、入力側揺動部材１１２、出力側揺動部材１１４、角度設定ユニット１１６及びロッカアーム１１８を備えている。

入力側揺動部材１１２は、バルブカム１０８の回転軸線Ｏに対して偏心する偏心軸線Ｐまわりに揺動自在に設けられている。入力側揺動部材１１２は、バルブカム１０８に外接して押付けられる従動ローラ１１２ａを揺動方向の一箇所において支持している。ここで、バルブカム１０８は円弧カム又は接線カム等であり、回転軸線Ｏからのカム径Ｃが略１８０°の対称位置においてそれぞれ最小及び最大となるように形成されている。したがって、バルブカム１０８が回転することにより入力側揺動部材１１２は、従動ローラ１１２ａとバルブカム１０８との接触点のカム径Ｃに応じて揺動することとなる。

尚、図１の分図（ａ），（ｂ）は、従動ローラ１１２ａとバルブカム１０８との接触点のカム径Ｃが最小となることにより入力側揺動部材１１２が第一揺動端に達した状態を示し、図１の分図（ｃ），（ｄ）は、カム径Ｃが最大となることにより入力側揺動部材１１２が第二揺動端に達した状態を示している。また、図１の各分図に示すように以下では、入力側揺動部材１１２が第一揺動端から第二揺動端へ向かう揺動方向を正方向Ｘ、入力側揺動部材１１２が第二揺動端から第一揺動端へ向かう揺動方向を逆方向Ｙとして、説明する。

図２に示すように出力側揺動部材１１４は、入力側揺動部材１１２と同じ偏心軸線Ｐまわりに揺動自在に設けられている。即ち、出力側揺動部材１１４の揺動方向は、入力側揺動部材１１２の揺動方向（Ｘ，Ｙ）と一致している。かかる揺動方向において、出力側揺動部材１１４と入力側揺動部材１１２との間の相対角度である揺動部材間角度θは、角度設定ユニット１１６によって設定される。ここで角度設定ユニット１１６は、アクチュエータ及び運動変換機構等を組合わせてなるものであり、アクチュエータの出力運動を運動変換機構によって入力側揺動部材１１２に対する出力側揺動部材１１４の相対揺動へと変換することで、揺動部材間角度θを設定する。故に出力側揺動部材１１４は、角度設定ユニット１１６によって設定された揺動部材間角度θを保ちつつ、入力側揺動部材１１２と共に揺動可能となっている。

尚、図１の分図（ａ），（ｃ）は、揺動部材間角度θが最小となるときの各揺動部材１１２，１１４の揺動位置を示し、図１の分図（ｂ），（ｄ）は、揺動部材間角度θが最大となるときの当該揺動位置を示している。これら図１の各分図からも明らかなように、本実施形態の揺動部材間角度θは、入力側揺動部材１１２に対して出力側揺動部材１１４が正方向Ｘへ進角するほど、当該方向Ｘへ大きくなるように設定されることが判る。

図２に示すように出力側揺動部材１１４は、偏心軸線Ｐを揺動中心とする軸部１１４ａの揺動方向の一箇所から径方向外側へ突出するノーズ部１１４ｂを有している。ノーズ部１１４ｂは、各揺動部材１１２，１１４の正方向Ｘへの揺動によりロッカアーム１１８に押付けられることで、機関バルブ１０２をリフトアップ駆動する。また、ノーズ部１１４ｂは、各揺動部材１１２，１１４の逆方向Ｙへの揺動によりロッカアーム１１８の押付けを弱めることで、機関バルブ１０２をリフトダウン駆動する。以上により本実施形態では、揺動部材間角度θが正方向Ｘへ大きくなるほど、機関バルブ１０２のリフト特性としての最大リフト量（以下、「最大バルブリフト量」という）が増大するようになっている。

次に、リフト特性検出装置１０の概略構成について説明する。図２に示すようにリフト特性検出装置１０は、可動部２０及び検出部３０を備えている。

可動部２０は出力側揺動部材１１４の揺動方向の一箇所に設けられており、出力側揺動部材と共に揺動する。本実施形態では、出力側揺動部材１１４が低炭素鋼等の磁性体から形成されており、当該出力側揺動部材１１４において軸部１１４ａから径方向外側へ突出する凸部１１４ｃが可動部２０を形成している。

可動部２０の揺動を利用して最大バルブリフト量を検出する検出部３０は、磁気センサ３２、磁石３４及び検出回路３６等から構成されている。

磁気センサ３２は、それを通過する磁束を感知可能な適数のホール素子又は磁気抵抗素子を主体に構成され、内燃機関１００のシリンダヘッド等に固設されている。磁気センサ３２は、出力側揺動部材１１４の軸部１１４ａの径方向外側に間隔をあけて、可動部２０及び出力側揺動部材１１４の揺動方向に位置決めされている。ここで磁気センサ３２と軸部１１４ａとの間隔は、凸部１１４ｃからなる可動部２０の軸部１１４ａからの突出高さよりも大きく設定されている。これにより、軸部１１４ａの径方向において磁気センサ３２は、所定の揺動位置の可動部２０に対して間隔をあけて対向可能となっている。また、本実施形態では、可動部２０に対してノーズ部１１４ｂが略１８０°揺動方向へずれて設けられており、任意の揺動位置においてノーズ部１１４ｂが磁気センサ３２から十分に離間するようになっている。以上より磁気センサ３２は、可動部２０及び出力側揺動部材１１４に対して非接触のセンサとして機能し、磁束の感知結果を表す信号を検出回路３６へ出力する。

磁石３４は、フェライト等から形成された永久磁石であり、内燃機関１００のシリンダヘッド等に固設されている。磁石３４は、軸部１１４ａの径方向において磁気センサ３２を挟んで軸部１１４ａとは反対側に配置され、可動部２０及び出力側揺動部材１１４の揺動方向に位置決めされている。この磁石３４と、磁性体から形成された要素２０，１１４との間においては、それら磁性体要素２０，１１４の揺動位置に応じた磁束が、磁気センサ３２を通過するように形成される。

検出回路３６は、マイクロコンピュータ等の電気回路を主体に構成され、車両に搭載されている。検出回路３６は磁気センサ３２と電気接続されており、磁束の感知結果を表す信号を磁気センサ３２から受信する。また、検出回路３６は、内燃機関１００の回転センサ１０９に電気接続されており、内燃機関１００の回転状態を表す信号を回転センサ１０９から受信する。これらの信号を受信した検出回路３６は、磁束の感知結果及び内燃機関１００の回転状態に基づいて最大バルブリフト量を検出する。

ここで、本実施形態の回転センサ１０９は、内燃機関１００の回転状態としてカムシャフト１０６の回転数を検出し、図４に示すようにカムシャフト１０６の所定の回転角度ではＶｍｉｎよりも大きく且つＶｍａｘ以下の電圧、それ以外の回転角度では電圧Ｖｍｉｎのアナログ信号を出力する。故に、本実施形態の検出回路３６では、カムシャフト１０６と共に回転するバルブカム１０８の回転周期Ｔ（図４参照）を回転センサ１０９の出力信号電圧から割出して、最大バルブリフト量の検出に利用することとなる。

次に、最大バルブリフト量を高精度に検出するためのリフト特性検出装置１０の特徴について、図１，３，４を参照しつつ説明する。尚、図３は、磁性体要素２０，１１４の揺動方向を直線方向に展開して示す模式図であり、同図において実線及び二点鎖線は、それぞれ入力側揺動部材１１２の第一揺動端及び第二揺動端に対応する磁性体要素２０，１１４の揺動位置を示している。

図１の各分図に示すように磁気センサ３２には、最大バルブリフト量を検出するための検出領域Ｄが設定されている。図３に示すように検出領域Ｄは、可動部２０及び出力側揺動部材１１４の揺動中心である偏心軸線Ｐと磁気センサ３２のセンシング中心とを結ぶ軸部１１４ａの径方向線Ｒに対して、それら要素２０，１１４の揺動方向である正逆両方向Ｘ，Ｙへ同一角度ずつ広がった領域である。

また、入力側揺動部材１１２の各揺動端間の揺動範囲Ｗｐに一致する可動部２０の揺動部材間角度θ毎の揺動範囲Ｗｐは、揺動部材間角度θの可変範囲Ｗθよりも大きく設定されている。これにより本実施形態では、最小の揺動部材間角度θにおいて入力側揺動部材１１２の第二揺動端に対応する可動部２０の揺動位置に対し、入力側揺動部材１１２の第一揺動端に対応する可動部２０の揺動位置が任意の揺動部材間角度θにおいて、検出領域Ｄでは重複しないようになっている。そのため、図１の分図（ａ），（ｂ）に示すように入力側揺動部材１１２が第一揺動端に位置するときの可動部２０は、揺動部材間角度θの変化にかかわらず常に検出領域Ｄから外れた状態となる。また、図１の分図（ａ），（ｂ）に示すように入力側揺動部材１１２が第一揺動端に位置するときの可動部２０は、揺動部材間角度θが正方向Ｘへ大きくなるほど当該方向Ｘ前側の検出領域Ｄに近接するようになっている。

さらに、図３に示すように可動部２０の揺動方向長さＬは、揺動部材間角度θの可変範囲Ｗθ以上且つ検出領域Ｄよりも大きく設定されている。これにより本実施形態では、入力側揺動部材１１２の第二揺動端に対応する可動部２０の揺動位置が任意の揺動部材間角度θにおいて、検出領域Ｄで部分的に重複するようになっている。そのため、図１の分図（ｃ），（ｄ）に示すように入力側揺動部材１１２が第二揺動端に位置するときの可動部２０は、揺動部材間角度θの変化にかかわらず常に検出領域Ｄと重なる状態となる。

以上の特徴により可動部２０は、任意の揺動部材間角度θにおいて、入力側揺動部材１１２が第一揺動端から第二揺動端へ向かって正方向Ｘへ揺動することにより、検出領域Ｄに進入する。こうして可動部２０が図１の分図（ｃ），（ｄ）の如く検出領域Ｄに進入した状態では、磁気センサ３２は、当該領域Ｄ内の可動部２０と磁石３４との間に形成される磁束を感知することにより、オン電圧Ｖｏｎ（図４参照）のデジタル信号を出力する。尚、入力側揺動部材１１２の第二揺動端に対応する可動部２０の位置は検出領域Ｄに常に重なることから、正方向Ｘへの揺動により検出領域Ｄに進入してから第二揺動端に至るまでの間において可動部２０は、その全体が検出領域Ｄから退出しないようになっている。

また一方、任意の揺動部材間角度θにおいて可動部２０は、入力側揺動部材１１２が第二揺動端から第一揺動端へ向かって逆方向Ｙへ揺動することにより、検出領域Ｄから退出する。こうして可動部２０の全体が図１の分図（ａ），（ｂ）の如く検出領域Ｄから退出した状態では、当該領域Ｄ内に位置する出力側揺動部材１１４の軸部１１４ａと磁石３４との間において形成される磁束が減少して、磁気センサ３２の感知閾値を下回ることにより、磁気センサ３２がオフ電圧Ｖｏｆｆ（図４参照）のデジタル信号を出力する。

したがって、可動部２０の検出領域Ｄへの進入時期は、図４に示すように磁気センサ３２の出力信号電圧がオフ電圧Ｖｏｆｆからオン電圧Ｖｏｎへ切換わる時期ｔ１と一致する。また、可動部２０の検出領域Ｄからの退出時期は、図４に示すように磁気センサ３２の出力信号電圧がオン電圧Ｖｏｎからオフ電圧Ｖｏｆｆへ切換わる時期ｔ２と一致する。そこで検出回路３６では、磁気センサ３２の出力信号電圧を監視して検出領域Ｄに対する可動部２０の進入時期ｔ１及び退出時期ｔ２をピックアップし、それら時期ｔ１，ｔ２の時間差δｔ、即ち可動部２０が検出領域Ｄに進入してから退出するまでの入出時間差δｔを算出する。

ここで、図４から明らかなように本実施形態の入出時間差δｔは、揺動部材間角度θが大きくなるほど増大する。これは、揺動部材間角度θが正方向Ｘへ大きくなるほど、入力側揺動部材１１２の第一揺動端に対応する可動部２０の揺動位置が当該方向Ｘ前側の検出領域Ｄに近接するようになっていることによる。そして、上述したように最大バルブリフト量は、揺動部材間角度θが大きくなるほど増大するので、同様な増大傾向を示す入出時間差δｔに基づくことによって検出可能であることが判る。

また、上述したように入出時間差δｔは、内燃機関１００に固設された磁気センサ３２の磁束の感知結果に依存するものであるが、内燃機関１００の振動や熱膨張によって変化する磁気センサ３２と可動部２０との間の距離には依存し難い。したがって、入出時間差δｔに基づいて最大バルブリフト量を検出することによれば、内燃機関１００の振動や熱膨張の影響を低減した高精度検出が可能になることが判る。

但し、入出時間差δｔは、内燃機関１００の回転周期Ｔにも依存して変化する。そこで、検出回路３６では、回転センサ１０９の出力信号電圧を監視してバルブカム１０８の回転周期Ｔ（図４参照）を割出し、当該回転周期Ｔに対する入出時間差δｔの比δｔ／Ｔを算出する。こうして算出された比δｔ／Ｔは、入出時間差δｔにおける回転周期Ｔの依存分をキャンセルした値となるので、この比δｔ／Ｔからは、最大バルブリフト量を精確に検出することができるのである。

（第二実施形態）
図５の各分図に示すように本発明の第二実施形態では、磁性体から形成された出力側揺動部材２１４の軸部２１４ａにおいて径方向内側へ凹む凹部２１４ｃが可動部５０を形成している。そして、図５の分図（ａ），（ｂ）に示すように可動部５０が検出領域Ｄから退出した状態では、当該領域Ｄ内に位置する出力側揺動部材１１４の軸部１１４ａと磁石３４との間の形成磁束を感知した磁気センサ３２が、オン電圧Ｖｏｎ（図６参照）のデジタル信号を出力するようになっている。また、図５の分図（ｃ），（ｄ）に示すように可動部５０が検出領域Ｄに進入した状態では、当該領域Ｄ内の可動部５０と磁石３４との間において閾値未満の磁束を感知した磁気センサ３２が、オフ電圧Ｖｏｆｆ（図６参照）のデジタル信号を出力するようになっている。

したがって、可動部５０の検出領域Ｄへの進入時期は、図６に示すように磁気センサ３２の出力信号電圧がオン電圧Ｖｏｎからオフ電圧Ｖｏｆｆへ切換わる時期ｔ１と一致する。また、可動部５０の検出領域Ｄからの退出時期は、図６に示すように磁気センサ３２の出力信号電圧がオフ電圧Ｖｏｆｆからオン電圧Ｖｏｎへ切換わる時期ｔ２と一致する。故に検出回路３６では、磁気センサ３２の出力信号電圧を監視して可動部５０の進入時期ｔ１及び退出時期ｔ２をピックアップすることにより、それら時期ｔ１，ｔ２の時間差δｔとバルブカム１０８の回転周期Ｔとの比δｔ／Ｔから最大バルブリフト量を精確に検出することができるのである。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態では、図７の分図（ａ），（ｂ）に示すように従動ローラ３１２ａとバルブカム１０８との接触点のカム径Ｃが最大となることにより入力側揺動部材３１２が達する位置を、第一揺動端と定義している。また一方、第三実施形態では、図７の分図（ｃ），（ｄ）に示すように従動ローラ３１２ａとバルブカム１０８との接触点のカム径Ｃが最小となることにより入力側揺動部材３１２が達する位置を、第二揺動端と定義している。

このような定義により第三実施形態では、入力側揺動部材３１２が第一揺動端から第二揺動端へ向かう正方向Ｘと、入力側揺動部材３１２が第二揺動端から第一揺動端へ向かう逆方向Ｙとが、第一実施形態と反対となっている。故に、本実施形態の揺動部材間角度θは、入力側揺動部材３１２に対して出力側揺動部材１１４が逆方向Ｙへ進角するほど、当該方向Ｙへ大きくなるように設定されることとなる。尚、後述する図８において実線及び二点鎖線は、それぞれ入力側揺動部材３１２の第一揺動端及び第二揺動端に対応する磁性体要素２０，１１４の揺動位置を示している。

また、これに合わせて第三実施形態では、検出部６０の磁気センサ６２の検出領域Ｄについて位置変更がなされているが、入力側揺動部材３１２の揺動範囲Ｗｐに一致する可動部２０の揺動範囲Ｗｐについては、図８に示すように揺動部材間角度θの可変範囲Ｗθよりも大きく設定されている。これより本実施形態では、最大の揺動部材間角度θにおいて入力側揺動部材３１２の第二揺動端に対応する可動部２０の揺動位置に対し、入力側揺動部材３１２の第一揺動端に対応する可動部２０の揺動位置が任意の揺動部材間角度θにおいて、検出領域Ｄでは重複しないようになっている。そのため、図７の分図（ａ），（ｂ）に示すように入力側揺動部材３１２が第一揺動端に位置するときの可動部２０は、検出領域Ｄからは常に外れるものの、揺動部材間角度θが逆方向Ｙへ大きくなるほど当該方向Ｙ後側の検出領域Ｄから離間するようになっている。

尚、図８に示すように可動部２０の揺動方向長さＬは、本実施形態においても揺動部材間角度θの可変範囲Ｗθ以上に設定されている。したがって、図７の分図（ｃ），（ｄ）に示すように入力側揺動部材３１２が第二揺動端に位置するときの可動部２０は、検出領域Ｄと常に重なるようになっている。

以上により、任意の揺動部材間角度θにおいて可動部２０は、正方向Ｘへ揺動により検出領域Ｄに進入し、また逆方向Ｙへの揺動により検出領域Ｄから退出することができる。そこで、検出部６０の検出回路６６では、検出領域Ｄに対する可動部２０の入出状態に応じた磁気センサ６２の出力信号電圧を監視して可動部５０の進入時期ｔ１及び退出時期ｔ２（図９参照）をピックアップし、入出時間差δｔを算出する。

ここで、図９から明らかなように本実施形態の入出時間差δｔは、揺動部材間角度θが大きくなるほど減少する。これは、揺動部材間角度θが逆方向Ｙに大きくなるほど、第一揺動端に対応する可動部２０の揺動位置が当該方向Ｙ後側の検出領域Ｄから離間するようになっていることによる。そして、第一実施形態と同様に最大バルブリフト量は、揺動部材間角度θが大きくなるほど増大するようになっているので、それとは反対の減少傾向を示す入出時間差δｔに基づくことによって検出可能であることが判る。したがって、検出回路６６では、入出時間差δｔとバルブカム１０８の回転周期Ｔとの比δｔ／Ｔから最大バルブリフト量を精確に検出することができるのである。

（第四実施形態）
図１０に示すように本発明の第四実施形態では、検出部７０の磁気センサ７２がアナログ信号を検出回路７６へ出力する。具体的に磁気センサ７２は、可動部２０が検出領域Ｄに進入した状態では、当該領域Ｄ内の可動部２０と磁石３４との間における形成磁束を感知することにより、閾電圧Ｖｔｈ以上のアナログ信号を出力する。また、検出領域Ｄから可動部２０が退出した状態では、当該領域Ｄ内に位置する出力側揺動部材１１４の軸部１１４ａと磁石３４との間における形成磁束が減少することにより、磁気センサ７２が閾電圧Ｖｔｈ未満のアナログ信号を出力する。

したがって、可動部２０の検出領域Ｄへの進入時期は、図１０に示すように磁気センサ７２の出力信号電圧が閾電圧Ｖｔｈを低側から高側へ跨ぐ時期ｔ１と一致する。また、可動部５０の検出領域Ｄからの退出時期は、図１０に示すように磁気センサ７２の出力信号電圧が閾電圧Ｖｔｈを高側から低側へ跨ぐ時期ｔ２と一致する。故に検出回路７６では、磁気センサ３２の出力信号電圧を監視して可動部５０の進入時期ｔ１及び退出時期ｔ２をピックアップすることにより、それら時期ｔ１，ｔ２の時間差δｔとバルブカム１０８の回転周期Ｔとの比δｔ／Ｔから最大バルブリフト量を精確に検出することができるのである。

（第五実施形態）
図１１の各分図に示すように本発明の第五実施形態では、出力側揺動部材５１４が低炭素鋼等の導電体から形成されており、当該出力側揺動部材５１４において軸部５１４ａから径方向外側へ突出する凸部５１４ｃが可動部８０を形成している。

また、第五実施形態では、電磁誘導センサ９２及び検出回路９６等から検出部９０が構成されている。具体的には、電磁誘導センサ９２は内燃機関１００のシリンダヘッド等に固設され、第一実施形態の磁気センサ３２と実質的に同じ箇所において位置決めされている。電磁誘導センサ９２は適数のコイルを主体に構成され、検出回路９６と電気接続されている。電磁誘導センサ９２は、検出回路９６からの高周波電流の供給により交流磁束を形成して導電体要素８０，５１４にうず電流を誘起し、さらに当該うず電流によって導電体要素８０，５１４との間に発生する磁束、即ちうず電流磁束を感知する。以上により電磁誘導センサ９２は、可動部８０及び出力側揺動部材５１４に対して非接触のセンサとして機能し、うず電流磁束の変化の感知結果を表す信号を検出回路９６へ出力する。

このような特徴の第四実施形態において、図１１の分図（ｃ），（ｄ）に示すように可動部８０が検出領域Ｄに進入した状態では、電磁誘導センサ９２が、当該領域Ｄ内の可動部８０との間に発生させたうず電流磁束を感知して、オン電圧Ｖｏｎのデジタル信号を出力するようになっている。また、図１１の分図（ａ），（ｂ）に示すように可動部８０が検出領域Ｄから退出した状態では、電磁誘導センサ９２が、出力側揺動部材５１４の軸部５１４ａとの間に発生させた閾値未満のうず電流磁束を感知して、オフ電圧Ｖｏｆｆのデジタル信号を出力するようになっている。

したがって、可動部８０の検出領域Ｄへの進入時期と検出領域Ｄからの退出時期とはそれぞれ、第一実施形態に準じて、電磁誘導センサ９２の出力信号電圧のオフ電圧Ｖｏｆｆからオン電圧Ｖｏｎへの切換時期ｔ１とその逆の切換時期ｔ２とに一致する。故に検出回路９６では、電磁誘導センサ９２の出力信号電圧を監視して可動部８０の進入時期ｔ１及び退出時期ｔ２をピックアップすることにより、それら時期ｔ１，ｔ２の時間差δｔとバルブカム１０８の回転周期Ｔとの比δｔ／Ｔから最大バルブリフト量を精確に検出することができるのである。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

例えば第一〜第五実施形態では、クランクシャフト１０４の回転数等の回転状態からバルブカム１０８の回転周期Ｔを算出してもよい。また、第一〜第五実施形態では、可動部２０，５０，８０の揺動方向長さＬについて、揺動部材間角度θの可変範囲Ｗθ未満に設定したり、検出領域Ｄと同一に設定してもよい。さらにまた、第一〜第五実施形態では、ロッカアーム１１８を設けずに、出力側揺動部材１１４，２１４，５１４のノーズ部１１４ｂを機関バルブ１０２に直接押し付けることによって機関バルブ１０２をリフトアップさせてもよい。

第一、第三及び第五実施形態では、検出領域Ｄへの可動部２０，８０の進入状態において出力信号電圧がオフ電圧Ｖｏｆｆとなり且つ検出領域Ｄからの可動部２０，８０の退出状態において出力信号電圧がオン電圧Ｖｏｎとなるセンサ３２，６２，９２を用いてもよい。また、第二実施形態では、検出領域Ｄからの可動部５０の退出状態において出力信号電圧がオフ電圧Ｖｏｆｆとなり且つ検出領域Ｄへの可動部５０の進入状態において出力信号電圧がオン電圧Ｖｏｎとなるセンサ３２を用いてもよい。

第一、第三及び第五実施形態では、可動部２０，８０及び出力側揺動部材１１４，５１４に対して非接触式のセンサ３２，６２，９２に代えて、例えば出力側揺動部材１１４，５１４の凸部１１４ｃ，５１４ｃからなる可動部２０，８０に検出領域Ｄの両端で接触して当該接触時期を感知するセンサを用いてもよい。また、第二、第三及び第五実施形態では、第四実施形態に準じて、アナログ信号を出力するセンサ３２，６２，９２を用いてもよい。さらにまた、第三実施形態では、第二実施形態に準ずる凹部２１４ｃにより可動部２０を形成してもよい。

第一、第三〜第五実施形態では、別体の出力側揺動部材１１４，５１４に装着されて一体化された凸状の磁性体又は導電体により、可動部２０，８０を形成してもよい。またあるいは、別体の出力側揺動部材１１４，５１４に埋設されて一体化された磁性体又は導電体により、可動部２０，８０を形成してもよい。

第二実施形態に準じて第五実施形態では、図１２に示すように、導電体から形成された出力側揺動部材６１４の軸部６１４ａにおいて径方向内側へ凹む凹部６１４ｃにより、可動部８０を形成してもよい。また、第三実施形態に準じて第五実施形態では、入力側揺動部材１１２の各揺動端を反対に設定し、それに合わせて検出領域Ｄの位置を変更するようにしてもよい。

本発明の第一実施形態によるリフト特性検出装置の特定の作動状態を示す模式図である。 本発明の第一実施形態によるリフト特性検出装置及びそれが適用される可変動弁装置を示す模式図である。 本発明の第一実施形態によるリフト特性検出装置の作動を説明するための模式図である。 本発明の第一実施形態によるリフト特性検出装置の検出原理を説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態によるリフト特性検出装置の特定の作動状態を示す模式図である。 本発明の第二実施形態によるリフト特性検出装置の検出原理を説明するための模式図である。 本発明の第三実施形態によるリフト特性検出装置の特定の作動状態を示す模式図である。 本発明の第三実施形態によるリフト特性検出装置の作動を説明するための模式図である。 本発明の第三実施形態によるリフト特性検出装置の検出原理を説明するための模式図である。 本発明の第四実施形態によるリフト特性検出装置の検出原理を説明するための模式図である。 本発明の第五実施形態によるリフト特性検出装置の特定の作動状態を示す模式図である。 図１１に示す第五実施形態の変形例を示す模式図である。

符号の説明

１０ リフト特性検出装置、２０，５０，８０可動部、３０，６０，７０，９０ 検出部、３２，６２，７２ 磁気センサ、３４ 磁石、３６，６６，７６，９６ 検出回路、９２ 電磁誘導センサ、１００ 内燃機関、１０２ 機関バルブ、１０４ クランクシャフト、１０６ カムシャフト、１０８ バルブカム、１０９ 回転センサ、１１０ 可変動弁装置、１１２，３１２ 入力側揺動部材、１１２ａ，３１２ａ 従動ローラ、１１４，２１４，５１４，６１４ 出力側揺動部材、１１４ａ，２１４ａ，５１４ａ，６１４ａ 軸部、１１４ｂ ノーズ部、１１４ｃ，５１４ｃ 凸部、１１６ 角度設定ユニット、１１８ ロッカアーム、２１４ｃ，６１４ｃ 凹部、Ｄ 検出領域、Ｌ 揺動方向長さ、Ｒ 径方向線、Ｔ 回転周期、ｔ１ 時期（進入時期）、ｔ２ 時期（退出時期）、δｔ 時間差、Ｗｐ 揺動範囲、Ｗθ 可変範囲、θ 揺動部材間角度（相対角度）、Ｘ 正方向、Ｙ 逆方向

Claims (10)

1. バルブカムの回転により揺動する入力側揺動部材と、前記入力側揺動部材と共に揺動することにより機関バルブをリフト駆動し、前記入力側揺動部材との間の揺動方向の相対角度に応じて前記機関バルブのリフト特性を変化させる出力側揺動部材とを備えた内燃機関の可変動弁装置において、前記リフト特性を検出するリフト特性検出装置であって、
   前記出力側揺動部材に設けられ、任意の前記相対角度において、前記出力側揺動部材と共に正方向へ揺動することにより所定の検出領域に進入し且つ前記出力側揺動部材と共に前記正方向とは逆方向へ揺動することにより前記検出領域から退出する可動部と、
   前記内燃機関に固設され、前記可動部の前記検出領域への進入時期と前記可動部の前記検出領域からの退出時期との時間差に基づいて前記リフト特性を検出する検出部と、
   を備えることを特徴とするリフト特性検出装置。
2. 前記検出部は、前記バルブカムの回転周期に対する前記時間差の比から前記リフト特性を検出することを特徴とする請求項１に記載のリフト特性検出装置。
3. 任意の前記相対角度において前記可動部は、前記入力側揺動部材が第一揺動端に位置するとき前記検出領域から外れ且つ前記入力側揺動部材が第二揺動端に位置するとき前記検出領域と重なることを特徴とする請求項１又は２に記載のリフト特性検出装置。
4. 前記入力側揺動部材の揺動範囲は、前記相対角度の可変範囲よりも大きく設定されることを特徴とする請求項３に記載のリフト特性検出装置。
5. 前記可動部の揺動方向の長さは、前記相対角度の可変範囲以上に設定されることを特徴とする請求項３又は４に記載のリフト特性検出装置。
6. 前記検出部は、前記可動部に対して非接触であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリフト特性検出装置。
7. 磁性体から形成された前記出力側揺動部材は凸部を有し、前記可動部は前記凸部からなり、
   前記検出部は、前記可動部の揺動方向に位置決めされる磁気センサ及び磁石を有し、前記磁気センサは、前記検出領域に進入した前記可動部との間及び前記検出領域から前記可動部が退出した前記出力側揺動部材との間において前記磁石が形成する磁束を感知することを特徴とする請求項６に記載のリフト特性検出装置。
8. 磁性体から形成された前記出力側揺動部材は凹部を有し、前記可動部は前記凹部からなり、
   前記検出部は、前記可動部の揺動方向に位置決めされる磁気センサ及び磁石を有し、前記磁気センサは、前記検出領域に進入した前記可動部との間及び前記検出領域から前記可動部が退出した前記出力側揺動部材との間において前記磁石が形成する磁束を感知する特徴とする請求項６に記載のリフト特性検出装置。
9. 導電体から形成された前記出力側揺動部材は凸部を有し、前記可動部は前記凸部からなり、
   前記検出部は、前記可動部の揺動方向に位置決めされる電磁誘導センサを有し、前記電磁誘導センサは、前記検出領域に進入した前記可動部との間及び前記検出領域から前記可動部が退出した前記出力側揺動部材との間において交流磁束により発生させたうず電流磁束を感知することを特徴とする請求項６に記載のリフト特性検出装置。
10. 導電体から形成された前記出力側揺動部材は凹部を有し、前記可動部は前記凹部からなり、
    前記検出部は、前記可動部の揺動方向に位置決めされる電磁誘導センサを有し、当該電磁誘導センサは、前記検出領域に進入した前記可動部との間及び前記検出領域から前記可動部が退出した前記出力側揺動部材との間において交流磁束により発生させたうず電流磁束を感知することを特徴とする請求項６に記載のリフト特性検出装置。

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